Qual é a distinção entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides? Em um aço hipoeutetóide, existem tanto a ferrita eutetóide como a ferrita proeutetóide. Explique a diferença entre elas. A microestrutura de uma liga ferro-carbono consiste em ferrita proeutetóide e perlita; as frações mássicas desses microconstituintes são de 0,20 e 0,80 , respectivamente. Determine a concentração de carbono nessa liga.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão está falando sobre aços hipoeutetóides e hipereutetóides, que são tipos de ligas de ferro-carbono. Além disso, temos uma parte que pede para calcular a concentração de carbono numa liga específica que tem ferrita proeutetóide e perlita com frações mássicas de 0,20 e 0,80, respectivamente. Vamos precisar entender o que cada termo significa e como usar essa informação para encontrar a concentração de carbono.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a diferença entre aços hipoeutetóides e aços hipereutetóides. Isso tem tudo a ver com a quantidade de carbono presente na liga em relação ao ponto eutetóide, que no diagrama de fases do ferro-carbono é aproximadamente 0,76% de carbono.
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Aços Hipoeutetóides: Têm menos carbono que o ponto eutetóide (< 0,76% C). Nesses aços, além da perlita, forma-se ferrita proeutetóide, que é ferrita que se forma antes da reação eutetóide.
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Aços Hipereutetóides: Têm mais carbono que o ponto eutetóide (> 0,76% C). Aqui, além da perlita, forma-se cementita proeutetóide, que é uma fase rica em carbono que se forma antes da perlita.
Passo 3
Agora, vamos focar na diferença entre ferrita proeutetóide e eutetóide:
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Ferrita Proeutetóide: É ferrita (uma fase rica em ferro e com pouco carbono, cerca de 0,02% C) que se forma antes da formação da perlita quando a liga tem menos carbono que o eutetóide. Ela aparece como grãos finos na microestrutura.
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Ferrita Eutetóide: Na verdade, a ferrita na perlita é chamada de ferrita eutetóide porque faz parte da estrutura da perlita, que é uma mistura equilibrada de ferrita e cementita formando uma microestrutura lamelar.
Passo 4
Agora, vamos para a parte do cálculo! Queremos encontrar a concentração de carbono na liga que tem:
- Ferrita Proeutetóide: 20% da massa
- Pearlita: 80% da massa
Sabemos que:
- Ferrita (α) tem cerca de 0,02% de C
- Pearlita tem 0,76% de C (é a composição eutetóide)
Passo 5
Para encontrar a concentração total de carbono na liga, usamos uma média ponderada baseada nas frações mássicas:
Então:
Passo 6
Vamos calcular isso passo a passo:
- Ferrita Proeutetóide:
- Pearlita:
Passo 7
Agora, somamos as contribuições de cada fase para obter a concentração total de carbono na liga:
Resposta
A concentração de carbono nessa liga é de 0,612%.